水稻是重要的粮食作物，为世界上大约一半的人口提供粮食。在农业生产中，大量施用氮肥一直是水稻增产的重要措施之一。但是，施用过多的氮肥不仅增加种植成本，而且会污染环境。因此，克隆氮高效利用的基因、提高水稻氮肥吸收利用效率是降低水稻生产成本、减少环境污染、稳定提高水稻产量的一种有效途经。

 

        傅向东课题组通过与同行合作，在完成了水稻高产关键基因DEP1（DENSE AND ERECT PANICLES 1） 的克隆的基础上，经过五年的研究，在DEP1基因功能研究方面又获得了新进展。DEP1基因的不同等位变异对氮的响应（包括植株高度和分蘖数等）不同，携带dep1-1等位变异的水稻在营养生长期对氮响应不敏感，氮的吸收和同化能力增强，进而收获指数和产量得到了提高。DEP1基因编码植物G蛋白γ亚基。G蛋白是调控动植物生长发育的重要信号传导蛋白，包括α、β和γ亚基。在体内，DEP1蛋白能够与Gα亚基（RGA1）和Gβ亚基（RGB1）相互作用。进一步研究发现，RGA1活性降低或者RGB1活性提高能够抑制水稻生长对氮的响应。这表明，G蛋白复合体参与调控植物对氮信号的感知与响应。因此，通过调节G蛋白的活性可以改变水稻对氮的响应，进而在适当减少氮肥施用量的条件下获得水稻的高产。

 

        DEP1基因这一新功能的发现，为揭示农作物氮高效利用的分子调控机制提供了新线索，也为实现我国农业可持续发展提供了新的策略。2014年4月28日，该项研究成果被英国《自然-遗传学》（《Nature Genetics》）杂志在线发表（DOI:10.1038/ng.2958 ）。该研究得到了科技部973项目和国家自然科学基金项目的资助。